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論文中文名稱:數值分析在連續壁施作過程上的研究 [以論文名稱查詢館藏系統]
論文英文名稱:Numerical analysis on the construction of diaphragm Wall research [以論文名稱查詢館藏系統]
院校名稱:臺北科技大學
學院名稱:工程學院
系所名稱:土木與防災研究所
中文姓名:廖庭蔚
英文姓名:Ting-wey Liao
研究生學號:93428016
學位類別:碩士
語文別:中文
口試日期:2006-06-30
論文頁數:160
指導教授中文名:陳水龍
指導教授英文名:shui-long chen
口試委員中文名:林宏達;陳立憲
口試委員英文名:hong-da lin;li-xian chen
中文關鍵詞:連續壁槽溝主動狀態恢復現象影響因素
英文關鍵詞:diaphragm Wallpanelstabilityactive statereturn to passive stateinfluency facters
論文中文摘要:根據國內外不同案例的現地監測結果顯示,連續壁施工引致之地盤變位量,最大可達主體開挖所引起的總變位量30%~50%,根據上列所述可知連續壁構築過程對鄰房建物有一定的影響,然而影響連續壁構築過程造成土體位移量的因素甚多,這些影響的諸多變數甚難控制。本研究使用有限元素法軟體PLAXIS 3D ,針對連續壁施作過程進行地盤位移與槽溝穩定性分析,首先藉由網格密度、分析步驟與土體幾何邊界的比對,確定最佳研究方式後,再針對相關監測與數值分析案
例進行驗證,以瞭解本方法的適用性與準確性。
藉由本研究可以發現,B1~B3 開挖階段的側向應力呈現接近或小於靜止土壓力K0 狀況下的側向應力,是為主動狀態趨勢。而C1~C2 階段的側向應力則呈現大於或接近靜止土壓力狀況下的側向應力,稱此為土體的「恢復現象」。在不同階段槽溝整體的安全係數分析結果可以發現,隨著第一實刀的B1 階段至第三洗刀的B3 階段,安全係數逐階下降,其中最危險的階段為B3 階段,並隨著液態混凝土的注入(C1 階段)安全係數恢復至最安全的狀態。
本研究再針對台北松山層淡二區土層,進行連續壁施作過程影響因素分析,根據成果發現,連續壁單元厚度W 與單元深度D 對連續壁槽溝的地盤位移與槽溝穩定性影響不大。而對連續壁槽溝影響極大的參數包括:單元長度L、穩定液與地下水位液壓差△h、現地機具工作載重與多個單元施作過程等。最後本研究並訂定出台北松山層淡二區土層,連續壁施作過程垂直沈陷量影響範圍,在單一單元沿槽溝中心1/2 長度(x 向)影響範圍為12m( 2L), 垂直槽溝中心壁面(z 向)影響範圍為25m( 5/6D)。而五個單元的垂直沈陷量影響範圍, 沿槽溝中心1/2 長度(z 向)影響範圍為30m( 5/4TL 總槽溝長度); 垂直槽溝中心壁面(x 向)影響範圍為35m( 7/6D)。
論文英文摘要:Among today’s researches, feW of them involve the ground settlement resulted by the construction of diaphragm Wall. As a matter of fact, according to the monitoring data in domestic and foreign cases, the maximum ground settlement resulted by the construction of diaphragm Wall may account for 30%-50% of the total settlement. There are many factors may affect such settlement, most of them are difficult to control.This study use finite element softWare PLAXIS 3D,to analysis ground settlement and panel stability under construction of diaphragm. In the first, the parametric study is use to evaluate mesh gradient, research steps and geoeogy boundary. Secondy the numerical ressulte is compared With field monitoring data and also verifield accuracy of finite element method .
The lateral earth pressure is smaller than earth pressure at rest during B1~B3 excavation stage, this is called the active state. At C1~C2 stage, the lateral earth pressure is larger than rest earth pressure. This is called the return to mostly passive state of ground. According to the results of panel stability analyses, the satety facter is grasdually loWer at B1~B3 excavation stage, and then returning to safe side at concreting stage. This study is also evaluated the influence facters at construction of diaphragm Wall of soil deposit in Taipei basin. It is founed that, the unit thickness W and unit depth D of diaphragm Without any. The unit length , grountWater level difference △h, Working load and construction stage and have great influence to panel stability.
Finally, the study decided the influence range of diaphragm excavation stage of soil deposit in Taipei basin. In x direction, the influence range is 12meters (2L)at the centre of unit panel.In z direction,the influence range is 25 meters (5/6D)at the centre of unit panel otherWise,in z direction,the influence range is 30 meters(5/4 panel length).In x direction,the influence range is 35 meters(7/6 panel depth).
論文目次:目 錄

中文摘要 i
ABSTRACT iii
誌 謝 v
目 錄 vi
表 目 錄 viii
圖 目 錄 ix
第一章 緒 論 1
1.1研究背景與動機 1
1.2 研究內容與流程 2
1.3論文內容 2
第二章 文獻回顧 5
2.1 國外連續壁施作過程研究成果 5
2.1.1 現地監測 5
2.1.2 數值分析 16
2.2 國內連續壁施作過程研究成果 26
2.2.1 現地監測 26
2.2.2 室內實驗 29
2.2.3 數值分析 31
2.3 綜合討論 35
第三章 數值分析方法與步驟 40
3.1 PLAXIS 3D 操作步驟與理論探討 40
3.1.1 PLAXIS 3D在連續壁施作過程之材料使用模式 41
3.1.2 PLAXIS 3D在連續壁施作過程之分析步驟 50
3.1.3 連續壁施作過程模擬方法與邊界影響範圍之選取 51
3.2 案例分析與討論 67
3.2.1 台北捷運工程站南港線CN253A標案例 67
3.3.2 台北地區以FLAC軟體分析之案例 85
第四章 連續壁施作影響因素之分析與討論 97
4.1 連續壁槽溝不同開挖長度之分析 97
4.2 連續壁槽溝不同開挖寬度之分析 104
4.3 連續壁槽溝不同開挖深度之分析 109
4.4 連續壁不同穩定液與地下水位液壓差之分析 115
4.5 連續壁槽溝與現地工作機具警戒距離之分析 121
4.6 連續壁多個單元之分析 142
4.7 綜合討論 150
第五章 結論與建議 155
5.1 結論 155
5.2 建議 158
參考文獻 159








表 目 錄

表2.1 新加坡郵局中心土層參數表【摘自POH AND WONG,1998】 8
表2.2 文獻彙整與簡介 38
表2.3 文獻彙整與簡介(續) 39
表3.1 本研究材料參數表 67
表3.2 南港線CN253A標簡化土層參數表(摘自楊玲玲,2000) 68
表3.3 台北案例土層參數【李安叡,2004】 88
表4.1 履帶式吊車(300T)載重概估表 135
表4.2 各槽溝施作影響因素之分析之垂直沈陷量影響範圍 152













圖 目 錄

圖1.1 分析步驟流程圖 4
圖2.1 英國倫敦某一工地案例之現地監測配置平面圖 6
圖2.2 英國倫敦案例BOREHOLEL 1監測而得之側向位移圖 7
圖2.3 英國倫敦案例BOREHOLEL 2與BOREHOLEL 3監測而得之側向位移圖 7
圖2.4 新加坡案例之簡化土層資料圖(摘自POH等人,1998) 11
圖2.5 新加坡案例之現地監測儀器配置圖(摘自POH等人,1998) 12
圖2.6 新加坡案例之槽溝挖掘過程引致之側向變形量隨深度變化圖 13
圖2.7 新加坡案例槽溝挖掘過程引致之側向變形量與槽溝距離關係圖 13
圖2.8 新加坡案例之槽溝挖掘過程引致之地表沈陷圖 14
圖2.9 新加坡案例之槽溝挖掘完成後放置時間對側向變形量的影響圖 14
圖2.10 新加坡案例之槽溝內穩定液位的變化對側向位移的影響圖 15
圖2.11 新加坡案例之槽溝單元灌漿對側向變位的影響圖 16
圖2.12 槽溝挖掘引致之周圍土壤應力重新分配示意圖 17
圖2.13 單一單元施作過程位於槽溝中心之深度與側向應力的關係 19
圖2.14 單一單元施作過程位於槽溝角隅之深度與側向應力之關係 19
圖2.15 單一單元三向度分析之深度與側向變形量關係 20
圖2.16 單一單元三向度分析之地表沈陷量圖(摘自NG等人,1998) 21
圖2.17 單一單元三向度分析結果之槽溝挖掘引致土壤變形影響範圍示意圖 22
圖2.18 多個單元三向度分析之施作順序示意圖(摘自NG等人,1999) 23
圖2.19 多個單元三向度分析之網格示意圖(摘自NG等人,1999) 24
圖2.20 多個單元三向度分析之量測值與數值分析比對關係圖 24
圖2.21 多個單元三向度分析結果之不同施作階段沈陷量 25
圖2.22 CN253A標之試驗單元施作過程引致之側向變形量 27
圖2.23 台北都會區一期捷運連續壁多個單元施作引致之地表沈陷包絡線 28
圖2.24 台北都會區一期捷運連續壁多個單元施作之沈陷影響範圍示意圖 28
圖2.25 台北都會區一期捷運整體連續壁體施工引致之地表沈陷量 29
圖2.26 簡化試驗槽溝崩毀模式示意圖(摘自徐聰榮,1995) 30
圖2.27 台北某工地案例分析網格示意圖(摘自李安叡,2004) 32
圖2.28 台北某工程案例不同單元長度下側向變位曲線數值分析結果 32
圖2.29 台北某工程案例不同單元長度下地表沈陷量數值分析結果 33
圖2.30 台北某工程案例連續壁單一單元施作之土壤變形影響範圍示意圖 34
圖2.31 HANDY拱效應位移驅動力莫爾圓及最小主應力軌跡(A)與(B) 37
圖3.1 土壤材料設定界面(GENERAL TAB SHEET) 42
圖3.2 土壤材料設定界面 42
圖3.3 土壤材料初始斜率E0與割線斜率E50之定義 43
圖3.4 莫爾圓應力碰觸破壞包絡線降伏的狀態 44
圖3.5 土壤材料設定界面 45
圖3.6 界面參數(INTERFACES TAB SHEET) 47
圖3.7 定義穩定液液壓力線性分佈之操作界面 48
圖3.8 混凝土材料設定界面 49
圖3.9 網格密度之選用(A)~(C) 52
圖3.10網格密度之選用(A)~(C)(續) 53
圖3.11 槽溝開挖階段不同網格密度與監測數值比較下深度與側向位移量關係 54
圖3.12 槽溝灌漿階段不同網格密度與監測數值比較下深度與側向位移量之關係 54
圖3.13 PLAXIS 3D 連續壁構築模擬十三大步驟(A)~(N) 56
圖3.14 PLAXIS 3D 連續壁構築模擬十三大步驟(A)~(N)(續) 57
圖3.15 PLAXIS 3D 連續壁構築模擬五大步驟(A)~(E) 58
圖3.16 槽溝開挖完成不同分析流程與監測數值比較下深度與側向位移量之關係 59
圖3.17 槽溝灌漿完成不同分析流程與監測數值比較下深度與側向位移量之關係 59
圖3.18 各階段於槽溝中心不同X向土體幾何邊界之側向位移及垂直沈陷量 61
圖3.19 於C2階段槽溝中心不同X向土體幾何邊界之垂直沈陷量影響範圍 62
圖3.20 各階段於槽溝中心不同Y向土體幾何邊界之側向位移及垂直沈陷量 63
圖3.21 於C2階段槽溝中心不同Y向土體幾何邊界之垂直沈陷量影響範圍 64
圖3.22 各階段於槽溝中心不同Z向土體幾何邊界之側向位移及垂直沈陷量 65
圖3.23 於C2階段槽溝中心不同Z向土體幾何邊界之垂直沈陷量影響範圍 66
圖3.24 CN253A標試驗單元鄰近區之簡化土層資料圖 70
圖3.25 CN253A標試驗單元之監測儀器配置圖 70
圖3.26 CN253A標試驗單元網格幾何設計圖 71
圖3.27 CN253A標試驗單元網格圖 71
圖3.28 槽溝施作過程主被動趨勢之解說(A)~(B) 72
圖3.29 數值量測剖面示意圖(A)~(B) 73
圖3.30 YANG(2000)於CN253A標之單元試作過程深度與側向位移量之關係 74
圖3.31 本研究於CN253A標之數值分析B1~C1深度與側向位移量之關係 74
圖3.32 YANG(2000)與本研究在B1階段深度與側向位移量(Z向)之關係 75
圖3.33 YANG(2000)與本研究在B2階段深度與側向位移量(Z向)之關係 75
圖3.34 YANG(2000)與本研究在B3階段深度與側向位移量(Z向)之關係 76
圖3.35 YANG(2000)與本研究在C1階段深度與側向位移量(Z向)之關係 76
圖3.36 於槽溝中心B3階段不同Z向距離下深度與側向位移量之關係 77
圖3.37 於槽溝中心C2階段不同Z向距離下深度與側向位移量之關係 77
圖3.38 不同構築階段及不同Z向距離下垂直沈陷量與槽溝中心距離之關係 78
圖3.39 不同構築階段下垂直沈陷量與垂直槽溝中心距離(Z向)之關係 78

圖3.40 槽溝中央於壁面Z向1.5M距離時不同階段之深度與總側向應力關係 (於C1階段採用雙線性分佈的液態混凝土) 81
圖3.41 槽溝中央於壁面Z向1.5M距離時不同階段之深度與總側向應力關係 (於C1階段採用線性分佈的液態混凝土) 82
圖3.42 距離槽溝中心不同距離下於B3階段之深度與總側向應力關係 82
圖3.43 於深度15M時B3階段之總側向應力與槽溝中心距離之關係 83
圖3.44 槽溝中央與角隅應力狀態趨勢圖 83
圖3.45 拱效應作用之垂直應力分佈圖【轉繪於TERZAGHI(1943)】 84
圖3.46 槽溝中央於B3階段不同Z向距離時之深度與總側向應力關係 84
圖3.47 CN253A標不同階段下槽溝整體安全係數與位移之關係 85
圖3.48 台北案例分析單元網格幾何設計圖 89
圖3.49 台北案例分析PLAXIS網格幾何設計圖 89
圖3.50 李安叡(2004)與本研究在C2階段深度與側向位移量之關係 90
圖3.51 李安叡(2004)與本研究C2階段垂直位移量與槽溝中心距離之關係 90
圖3.52 模擬作用於土體之穩定液壓(A)與混凝土雙線性液壓(B)示意圖 91
圖3.53 模擬作用於土體之穩定液壓(A)與混凝土雙線性液壓(B)示意圖 91
圖3.54 於槽溝中心B3階段不同Z向距離下深度與側向位移量之關係 92
圖3.55於槽溝中心C2階段不同Z向距離下深度與側向位移量之關係 92
圖3.56 不同構築階段及不同Z向距離下垂直沈陷量與槽溝中心距離之關係 93
圖3.57 不同構築階段下垂直沈陷量與垂直槽溝中心距離之關係 93
圖3.58 槽溝中央於壁面Z向2.5M距離時不同階段之深度與總側向應力關係 94
圖3.59 槽溝中央於B3階段不同Z向距離時之深度與總側向應力關係 94
圖3.60 距離槽溝中心不同距離下於B3階段之深度與總側向應力關係 95
圖3.61 於深度20M時B3階段之總側向應力與槽溝中心距離之關係 95
圖3.62 深度20M時不同Z向深度B3階段總側向應力與槽溝中心距離之關係 96
圖3.63 台北工地某案例不同階段下槽溝整體安全係數與位移之關係 96
圖4.1 單一單元不同連續壁槽溝長度之模擬尺寸示意圖 100
圖4.2 於B3階段不同連續壁單元長度下深度與側向位移量之關係 100
圖4.3 於C2階段不同連續壁單元長度下深度與側向位移量之關係 101
圖4.4 於B3階段不同連續壁單元長度下垂直位移量與X向不同槽溝中心距離之關係 101
圖4.5 於B3階段不同連續壁單元長度下垂直沈陷量與垂直槽溝中心距離(Z向)之關係 102
圖4.6 於C2階段不同連續壁單元長度下垂直位移量與X向不同槽溝中心距離之關係 102
圖4.7 於C2階段不同連續壁單元長度下垂直沈陷量與垂直槽溝中心距離(Z向)之關係 103
圖4.8 B3階段不同連續壁單元長度下安全係數與位移絕對值之關係 103
圖4.9 單一單元不同連續壁槽溝寬度之模擬尺寸示意圖 105
圖4.10 於B3階段不同連續壁單元寬度下深度與側向位移量之關係 106
圖4.11 於C2階段不同連續壁單元寬度下深度與側向位移量之關係 106
圖4.12 於B3階段不同連續壁單元寬度下垂直位移量與X向不同槽溝中心距離之關係 107
圖4.13 B3階段不同連續壁單元寬度垂直沈陷量與垂直槽溝中心距離關係 107
圖4.14 於C2階段不同連續壁單元長度下垂直位移量與X向不同槽溝中心距離之關係 108
圖4.15 C2階段不同連續壁單元寬度垂直沈陷量與垂直槽溝中心距離關係 108
圖4.16 B3階段不同連續壁單元寬度下安全係數與位移絕對值之關係 109
圖4.17 單一單元不同連續壁槽溝深度之模擬尺寸示意圖 111
圖4.18 於B3階段不同連續壁單元深度下深度與側向位移量之關係 111
圖4.19 C2階段不同連續壁單元深度下深度與側向位移量之關係 112
圖4.20 於B3階段不同連續壁單元深度下垂直位移量與X向不同槽溝中心距離之關係 112
圖4.21 B3階段不同連續壁單元深度垂直沈陷量與垂直槽溝中心距離關係 113
圖4.22 於C2階段不同連續壁單元深度下垂直位移量與X向不同槽溝中心距離之關係 113
圖4.23 C2階段不同連續壁單元深度垂直沈陷量與垂直槽溝中心距離關係 114
圖4.24 B3階段不同連續壁單元深度下安全係數與位移絕對值之關係 114
圖4.25 單一單元不同穩定液與地下水位液壓差之模擬尺寸示意圖 117
圖4.26 於B3階段不同穩定液與地下水位液壓差下深度與側向位移量關係 117
圖4.27 於C2階段不同穩定液與地下水位液壓差下深度與側向位移量關係 118
圖4.28 於B3階段不同穩定液與地下水位液壓差下垂直位移量與X向不同槽溝中心距離之關係 118
圖4.29 於B3階段不同穩定液與地下水位液壓差下垂直沈陷量與垂直槽溝中心距離(Z向)之關係 119
圖4.30 於C2階段不同穩定液與地下水位液壓差下垂直位移量與X向不同槽溝中心距離之關係 119
圖4.31 於C2階段不同穩定液與地下水位液壓差下垂直沈陷量與垂直槽溝中心距離(Z向)之關係 120
圖4.32 B3階段不同穩定液與地下水位液壓差安全係數與位移絕對值關係 120
圖4.33 棄土用卡車示意圖【摘自淡水頂好案工程防災計畫書】 123
圖4.34 棄土用卡車載重大小與位置示意圖 123
圖4.35 單一單元不同棄土用卡車點載重與槽溝壁面距離之模擬尺寸示意圖 124
圖4.36 於B3階段棄土用卡車點載重及不同槽溝壁面距離下深度與側向位移量之關係 124
圖4.37 於C2階段棄土用卡車點載重及不同槽溝壁面距離下深度與側向位移量之關係 125
圖4.38 於B3階段棄土用卡車點載重及不同槽溝壁面距離下垂直位移量與X向不同槽溝中心距離之關係 125
圖4.39 於B3階段棄土用卡車點載重及不同槽溝壁面距離下垂直位移量與Z向不同槽溝壁面距離之關係 126
圖4.40 於C2階段棄土用卡車點載重及不同槽溝壁面距離下垂直位移量與X向不同槽溝中心距離之關係 126
圖4.41 於C2階段棄土用卡車點載重及不同槽溝壁面距離下垂直位移量與Z向不同槽溝壁面距離之關係 127
圖4.42 於B3階段棄土用卡車點載重及不同槽溝壁面距離下安全係數與位移絕對值之關係 127
圖4.43 棄土用卡車與槽溝壁面之警戒距離 128
圖4.44 預拌混凝土車載重大小與位置示意圖 130
圖4.45 單一單元不同預拌混凝土車與槽溝壁面距離之模擬尺寸示意圖 130
圖4.46 於B3階段預拌混凝土車點載重及不同槽溝壁面距離下深度與側向位移量之關係 131
圖4.47 於C2階段預拌混凝土車點載重及不同槽溝壁面距離下深度與側向位移量之關係 131
圖4.48 於B3階段預拌混凝土車點載重及不同槽溝壁面距離下垂直位移量與X向不同槽溝中心距離之關係 132
圖4.49 於B3階段預拌混凝土車點載重及不同槽溝壁面距離下垂直位移量與Z向不同槽溝壁面距離之關係 132
圖4.50 於C2階段預拌混凝土車點載重及不同槽溝壁面距離下垂直位移量與X向不同槽溝中心距離之關係 133
圖4.51 於C2階段預拌混凝土車點載重及不同槽溝壁面距離下垂直位移量與Z向不同槽溝壁面距離之關係 133
圖4.52 於B3階段預拌混凝土車點載重及不同槽溝壁面距離下安全係數與位移絕對值之關係 134
圖4.53 預拌混凝土車與槽溝壁面之警戒距離 134
圖4.54 履帶式吊車尺寸概估圖 137
圖4.55 單一單元不同吊車工作載重與槽溝壁面距離之模擬尺寸示意圖 138
圖4.56 於B3階段吊車載重與槽溝壁面不同距離深度與側向位移量之關係 138
圖4.57 於C2階段吊車(300T)載重與槽溝壁面不同距離下深度與側向位移量之關係 139
圖4.58 於B3階段吊車(300T)載重與槽溝壁面不同距離下垂直位移量與X向不同槽溝中心距離之關係 139
圖4.59 於B3階段吊車(300T)載重及不同槽溝壁面距離下垂直位移量與Z向不同槽溝壁面距離之關係 140
圖4.60 於C2階段吊車(300T)載重與槽溝壁面不同距離下垂直位移量與X向不同槽溝中心距離之關係 140
圖4.61 於C2階段吊車(300T)載重及不同槽溝壁面距離下垂直位移量與Z向不同槽溝壁面距離之關係 141
圖4.62 於B3階段吊車(300T)載重與槽溝壁面不同距離下安全係數與位移絕對值之關係 141
圖4.63吊車(300噸)與槽溝壁面之警戒距離 142
圖4.64 多個連續壁單元幾何網格示意圖 145
圖4.65 多個連續壁單元之模擬尺寸示意圖 146
圖4.66 於各階段槽溝壁面(Z=0.5M)不同單元施作過程下深度與側向位移量之關係 147
圖4.67 於各階段槽溝壁面垂直延伸線4M之不同單元施作過程下深度與側向位移量的關係 147
圖4.68 於各階段槽溝壁面垂直延伸線6M之不同單元施作過程下深度與側向位移量的關係 148
圖4.69 於B3段槽溝壁面之不同單元施作過程下垂直位移量與X向不同總槽溝長度中心距離之關係 148
圖4.70 於B3階段之不同單元施作過程下垂直位移量與Z向不同槽溝壁面距離之關係 149
圖4.71 於C2段槽溝壁面之不同單元施作過程下垂直位移量與X向不同總槽溝長度中心距離之關係 149
圖4.72 於C2階段之不同單元施作過程下垂直位移量與Z向不同槽溝壁面距離之關係 150
圖4.73 單一單元地表面垂直沈陷量影響範圍 153
圖4.74 五個單元地表面垂直沈陷量影響範圍 154
論文參考文獻:參考文獻

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論文全文使用權限:同意授權於2006-08-25起公開